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動(dòng)力鋰電池快充難的秘密;隔膜微孔結(jié)構(gòu)影響鋰電性能

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2021年04月21日  

為了達(dá)到快速充電,同時(shí)不損壞電池,要在電池內(nèi)部建立高速公路使鋰離子可以無阻礙的穿梭于電池的兩極。


鋰電隔膜膜孔3D圖:隔膜中有13%的孔為非通孔,圖中標(biāo)記為紫色,會(huì)降低電池充放電速率。


為了得到鋰電隔膜的高清內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,瑞士科學(xué)家想出了用黃油浸泡電池的創(chuàng)新方法。黃油可以流進(jìn)電池材料里,這為認(rèn)識(shí)電池內(nèi)部孔的結(jié)構(gòu)供應(yīng)了一個(gè)極好的方法,同時(shí)可以幫助改善電池性能。


電池隔膜由聚合物多孔薄膜組成,其用途是保持正極和負(fù)極分離,同時(shí)允許鋰離子穿過。理想狀況下,鋰離子能夠自由、快速地通過。伍德認(rèn)為,隔膜有很大的提升空間,因?yàn)楦裟げ牧显谶^去的50年中幾乎沒有發(fā)生大的變化。


認(rèn)真地探究隔膜內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu),可以發(fā)現(xiàn)在電池內(nèi)部,約有70%的是固體,余下的30%是充滿電解液的孔結(jié)構(gòu)。伍德團(tuán)隊(duì)移除了電解液,把隔膜浸入融化的黃油里(可以商店購買),然后固化。


黃油的優(yōu)勢(shì)在于在不太高的溫度下就可以流動(dòng),在常溫下可以固化。伍德說,無論是固體還是液體,黃油的體積幾乎沒有發(fā)生變化,所以它不會(huì)破壞隔膜的微觀結(jié)構(gòu)。然后用嫁離子束切割填充了黃油的隔膜,隔膜層以10μm為單位一層層切除,掃描電子顯微鏡總是記錄新暴露出來的隔膜的表面,反復(fù)切割、掃描,最終構(gòu)成隔膜內(nèi)部的3D微觀結(jié)構(gòu)。


伍德團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)13%的隔膜孔是封閉的。封閉的孔在充放電階段,對(duì)鋰離子的流動(dòng)沒有任何的幫助。


我們發(fā)現(xiàn)了限制隔膜發(fā)揮用途的關(guān)鍵性因素。倫敦大學(xué)電池研究員比利吳說,為了達(dá)到快充目的,并不是要一味新增隔膜的孔隙率,重要的是要了解孔是不是通孔。我們希望對(duì)電動(dòng)汽車快速充電,新增啟動(dòng)速度。為了做到這一點(diǎn),我們要優(yōu)化材料的結(jié)構(gòu),讓鋰離子能夠更輕松的穿梭于正負(fù)極之間。接下來的挑戰(zhàn)將是高通孔率隔膜的制造。


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